河南省國(guó)家濕地公園發(fā)展?fàn)顩r及空間分布特征

吳 豫，李 尊，彭鳳姣，張紅霞，李艷元

(1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司，河南 鄭州 450046；2.中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430071)

1 引言

濕地是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng)，具有豐富的生物多樣性和重要的生態(tài)服務(wù)功能[1, 2]。但濕地極具脆弱性，一旦人類活動(dòng)干擾過大，就會(huì)逐步退化和消失[3]。濕地公園作為濕地保護(hù)體系的重要組成部分，是解決濕地保護(hù)與開發(fā)間矛盾的有效途徑，開展?jié)竦毓珗@研究具有重要的生態(tài)理論意義和實(shí)踐價(jià)值[4, 5]。河南省濕地資源豐富、濕地類型多樣，國(guó)家濕地公園獲得迅速發(fā)展。截至2018年5月，河南省已有國(guó)家濕地公園37個(gè)，如何有效地保護(hù)和管理國(guó)家濕地公園成為管理部門和相關(guān)學(xué)者關(guān)注的問題。然而，目前河南省濕地公園研究相對(duì)較少，邢鐵牛等[6]對(duì)河南省的鳥類資源進(jìn)行了調(diào)查與分析；王春平[7, 8]對(duì)河南省第二次濕地資源調(diào)查進(jìn)行了總結(jié)，分析了濕地退化的原因，并對(duì)河南省39個(gè)重要濕地的生態(tài)現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)；劉繼平等[9]對(duì)河南省內(nèi)依托重要濕地建設(shè)的自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。但目前仍然缺乏宏觀上的發(fā)展現(xiàn)狀分析，不利于宏觀管理和分區(qū)指導(dǎo)。

本文在分析河南省國(guó)家濕地公園發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用地理統(tǒng)計(jì)模型和GIS空間分析方法，嘗試從地理學(xué)的區(qū)域、空間等維度對(duì)其空間分布特征進(jìn)行分析，旨在為河南省國(guó)家濕地公園管理和建設(shè)提供一定依據(jù)，促進(jìn)河南省國(guó)家濕地公園體系的健康有序發(fā)展。

2 研究區(qū)域概況

河南省位于我國(guó)中東部，地處北緯31°23′～36°22′，東經(jīng)110°21′～116°39′之間，國(guó)土面積1.67×106km2。地貌為我國(guó)第二級(jí)臺(tái)階向第三級(jí)臺(tái)階過渡地帶，地勢(shì)西高東低，呈階梯狀下降。河南處于北亞熱帶向暖溫帶過渡地帶，屬暖溫帶—亞熱帶、濕潤(rùn)—半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。境內(nèi)水系分屬黃河、淮河、長(zhǎng)江、海河四大水系，有河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地、人工濕地等4個(gè)濕類8個(gè)濕地型[7]。

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 Z數(shù)據(jù)來源

本文中河南省37個(gè)國(guó)家濕地公園的數(shù)據(jù)來源于兩個(gè)方面，一方面是主管部門官方網(wǎng)站上公布的信息，另一方面是作者所在單位通過以往的環(huán)境影響評(píng)價(jià)項(xiàng)目中收集的資料；其空間位置借助地形圖進(jìn)行重新配準(zhǔn)確定。空間行政邊界和水系矢量數(shù)據(jù)來源于91衛(wèi)圖助手企業(yè)版(版本：v16.9.2Build2018.06.19)，河南省各地市人口數(shù)據(jù)來源于《河南省第六次全國(guó)人口普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)》(2010年)，水資源和GDP數(shù)據(jù)來源于相關(guān)政府網(wǎng)站報(bào)表(2017年)。

3.2 研究方法

(1)先利用Excel建立河南省國(guó)家混地公園基本情況數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括公園名稱、所屬地市、批準(zhǔn)時(shí)間、總面積等信息。

(2)運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法以及地理數(shù)學(xué)方法中的地理集中指數(shù)、基尼系數(shù)(Gini coefficient)分別對(duì)河南省國(guó)家濕地公園空間分布的集中程度進(jìn)行定量分析。

(1)

式(1)中：G代表國(guó)家濕地公園分布的地理集中指數(shù)，n為區(qū)域數(shù)量，xi為第i個(gè)區(qū)域所擁有的國(guó)家濕地公園數(shù)量，T為河南省國(guó)家濕地公園總數(shù)，且G∈(0,100)，G值越大，說明國(guó)家濕地公園分布越集中，G值越小，說明國(guó)家濕地公園的分布越分散。

Gini=H/Hm;C=1-Gini

(2)

式(2)中：Pi為第i個(gè)區(qū)域內(nèi)國(guó)家濕地公園數(shù)量占全省總數(shù)的比重；N為區(qū)域數(shù)；C為分布均衡度。基尼系數(shù)Gini∈(0,1)，當(dāng)Gini取0時(shí)，表明國(guó)家濕地公園絕對(duì)均衡地分布在各區(qū)域之內(nèi)，取1時(shí)表明國(guó)家濕地公園完全集中在某個(gè)區(qū)域之內(nèi)。

(3)運(yùn)用ArcGIS10.2建立河南省國(guó)家濕地公園空間數(shù)據(jù)庫(kù)，并運(yùn)用核密度分析工具(Kernel Density)對(duì)國(guó)家濕地公園進(jìn)行熱點(diǎn)區(qū)域可視化探測(cè)，進(jìn)行核密度分布。

4 結(jié)果與分析

4.1 河南省濕地公園發(fā)展現(xiàn)狀

從2009年偃師伊洛河被批準(zhǔn)為國(guó)家濕地公園以來，截至2018年5月，河南省已獲批建設(shè)37家國(guó)家濕地公園(表1)。從數(shù)量上看，排在全國(guó)第5位，說明河南省濕地資源豐富，申報(bào)積極性也較高。從批準(zhǔn)時(shí)間上看，國(guó)家濕地公園整體呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，其中2013、2014、2016年是建設(shè)的高峰年份，分別達(dá)到了10、9、8個(gè)(圖1)，后期濕地公園的申報(bào)可能會(huì)趨于平緩。從面積上看，37家國(guó)家濕地公園總面積約為8.99×102km2，占整個(gè)河南省國(guó)土面積的0.54%。

表1 河南省國(guó)家濕地公園

圖1 2009～2018年河南省國(guó)家濕地公園的獲批數(shù)量

4.2 河南濕地公園空間分布特征

濕地的區(qū)域分布與其形成的地形、氣候、水文等自然地理?xiàng)l件密切相關(guān)，同時(shí)也受區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響[10]。河南省地貌類型多樣，濕地資源豐富，各區(qū)域之間的人文環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r也大不相同，其所擁有的國(guó)家濕地公園各有差異。

4.2.1 地市空間分布特征

根據(jù)地理集中指數(shù)G(公式(1))對(duì)河南省國(guó)家濕地公園分地市進(jìn)行計(jì)算，河南省共有18個(gè)地市，n=18，計(jì)算得出G=30.93。如果將國(guó)家濕地公園理想的平均分布于各地市，則地理集中指數(shù)G^=23.57，從而得到G>G^，即從地市的空間尺度上來看，河南省國(guó)家濕地公園的分布較為集中。此外，根據(jù)基尼系數(shù)Gini(公式(2))對(duì)河南省國(guó)家濕地公園分地市進(jìn)行計(jì)算，N=18，計(jì)算得出Gini=0.84，分布均衡度C為0.16，由此可見，河南省國(guó)家濕地公園在18個(gè)地市上分布的集中程度較高。其中商丘、南陽(yáng)、許昌、信陽(yáng)國(guó)家濕地公園分布尤為集中，其總數(shù)占全省的48.65%，而開封、新鄉(xiāng)、焦作、三門峽、濟(jì)源沒有國(guó)家濕地公園的分布。究其原因，由圖2分析可知，南陽(yáng)、許昌、信陽(yáng)境內(nèi)分布有眾多支流和水庫(kù)，得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)為濕地公園的申報(bào)創(chuàng)造了條件。商丘水資源總量位于全省18個(gè)地市的第13位，并不具備資源優(yōu)勢(shì)，但商丘充分利用文化優(yōu)勢(shì)，申報(bào)了民權(quán)黃河故道、禹城商周永運(yùn)河、梁園黃河故道3個(gè)濕地公園；同時(shí)將位于城區(qū)、小面積的柘城容湖、睢縣中原水城分別與周邊河流、湖泊打包，成功申報(bào)2個(gè)國(guó)家濕地公園，這可為水資源條件一般的地區(qū)提供建設(shè)國(guó)家濕地公園的新思路。開封、新鄉(xiāng)、焦作、三門峽、濟(jì)源境內(nèi)支流和水庫(kù)相對(duì)較少，主要水系為位于地市邊界的黃河；黃河是我國(guó)第二大河流，也是中華民族的母親河，其在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全中的重要地位決定了它的發(fā)展方向是以保護(hù)為主；因此，依托黃河建立的是保護(hù)要求更為嚴(yán)苛的自然保護(hù)區(qū)和水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)，濕地公園的建設(shè)幾乎為空白。

圖2 河南省國(guó)家濕地公園分布狀況

4.2.2 流域空間分布特征

濕地的形成演變跟水密切相關(guān)，大尺度的水文聯(lián)系對(duì)濕地公園的分布有較大影響。為了在宏觀層面、更大地理單元對(duì)河南省國(guó)家濕地公園分布的流域空間特征進(jìn)行探討，本文將根據(jù)河南省內(nèi)劃分的的黃河、淮河、長(zhǎng)江、海河四大流域進(jìn)行其分布的分析，各流域內(nèi)建設(shè)的國(guó)家濕地公園個(gè)數(shù)分別為11、15、6和5個(gè)。

在流域尺度上，對(duì)河南省國(guó)家濕地公園進(jìn)行基尼系數(shù)Gini的計(jì)算，N=4，計(jì)算得出Gini=0.93，分布均衡度C為0.07，表明其在流域尺度上高度集中。此外，本研究運(yùn)用ArcGIS 10.2的核密度分析工具(Kernel Density)，得到國(guó)家濕地公園的密度分布格局(圖3)。由圖3可知，河南省國(guó)家濕地公園在具有較明顯的空間集聚特性，高密度熱點(diǎn)區(qū)域分布在環(huán)商丘黃河故道區(qū)域，另外在鶴壁淇河和許昌潁河、汝河形成兩個(gè)中密度熱點(diǎn)區(qū)域，三門峽、開封、駐馬店、信陽(yáng)東核密度極低。商丘屬淮河流域，該區(qū)域水資源并不豐富，但周口市充分利用文化優(yōu)勢(shì)和資源整合成功申報(bào)5個(gè)濕地公園，與周口鹿邑惠濟(jì)河共同形成河南省唯一的高密度熱點(diǎn)區(qū)域。鶴壁屬海河流域，該區(qū)域內(nèi)的鶴壁淇河、林州淇淅河、湯陰湯河形成一個(gè)中密度熱點(diǎn)區(qū)域；許昌屬淮河流域沙穎河水系，該流域范圍內(nèi)的長(zhǎng)葛雙洎河、襄城北汝河、禹州潁河、鄢陵鶴鳴湖、平頂山白龜湖、漯河沙河形成另一個(gè)中密度分布點(diǎn)。此外，三門峽和開封位于水資源較豐富的黃河沿線，并未形成高密度分布點(diǎn)，其原因在前文4.2.1已有分析，此處不再贅述。但駐馬店水系跨淮河、長(zhǎng)江兩大流域，境內(nèi)有宿鴨湖、洪河、汝河、溱頭河等眾多湖泊和水庫(kù)；信陽(yáng)左扼江淮，右控漢江，西部有淮河、史河、灌河、潢河等河流，還有眾多大小不等的水庫(kù)；水資源條件較好，目前均未形成高密度分布點(diǎn)，說明該區(qū)域在國(guó)家濕地公園建設(shè)方面還有較大的發(fā)展空間。

4.2.3 高程空間分布特征

把河南省國(guó)家濕地公園的空間質(zhì)心近似為其平均高程，得到河南省國(guó)家濕地公園按高程分布情況圖(圖4)。由圖4可知，海拔最低的國(guó)家濕地公園為臺(tái)前金水、鹿邑惠濟(jì)河、項(xiàng)城汾泉河，其海拔均為40 m，位于濮陽(yáng)和周口；最高的為安陽(yáng)漳河峽谷，海拔415 m；這是由于濮陽(yáng)和周口均位于河南東部，分別處于黃河和淮河下游的沖擊平原，地勢(shì)較低；而安陽(yáng)位于河南北部，屬于太行山余脈，地勢(shì)相對(duì)較高；由此可見，河南國(guó)家濕地公園空間分布特征與其省內(nèi)地勢(shì)情況一致。

河南國(guó)家濕地公園主要分布在海拔100 m以下區(qū)域，為24個(gè)，占全省總數(shù)的91.89%，說明濕地資源本底條件是決定國(guó)家濕地公園申報(bào)和建設(shè)的基礎(chǔ)，與湖南省國(guó)家級(jí)濕地公園海拔分布情況結(jié)論相似[7]。

圖3 河南省國(guó)家濕地公園核密度

圖4 河南省國(guó)家濕地公園高程分布情況

4.2.4 社會(huì)分布特征

國(guó)家濕地公園的建設(shè)主要是呼喚自然補(bǔ)給和政府促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩者供需平衡下的產(chǎn)物，因此其發(fā)展與社會(huì)因素有重大聯(lián)系[11]。本文分別將河南省各地市常住人口數(shù)和GDP總值與濕地公園數(shù)量進(jìn)行相關(guān)性分析，得出國(guó)家濕地公園建設(shè)數(shù)量與常住人口相關(guān)性相對(duì)較高(r=0.63)，與GDP總值相關(guān)性不高(r=0.11)。說明人口越密集的區(qū)域，人民群眾對(duì)國(guó)家濕地公園的需求越大，該結(jié)論驗(yàn)證了吳后建等[7]關(guān)于湖南省人口密度越大的地市，國(guó)家濕地公園數(shù)量越多的結(jié)論。

5 結(jié)論

本研究通過對(duì)河南省已批復(fù)的國(guó)家濕地公園發(fā)展現(xiàn)狀及空間分布特征探討發(fā)現(xiàn)有以下結(jié)論。

(1)河南省國(guó)家濕地公園發(fā)展迅速，獲得批復(fù)的有37家，位居全國(guó)第5。

(2)河南省國(guó)家濕地公園在地市空間尺度上的地理集中指數(shù)為G=30.93，基尼系數(shù)Gini=0.84，國(guó)家濕地公園的分布較為集中，其中商丘、南陽(yáng)、許昌、信陽(yáng)四市分布尤為集中，其總數(shù)占全省的48.65%，而開封、新鄉(xiāng)、焦作、三門峽、濟(jì)源沒有分布。

(3)河南省國(guó)家濕地公園在流域空間尺度上的Gini=0.93，其在流域尺度上高度集中，高密度熱點(diǎn)分布在南陽(yáng)丹江口水庫(kù)區(qū)域，中密度熱點(diǎn)分布在許昌潁河和商丘黃河故道2個(gè)區(qū)域；此外，信陽(yáng)水資源豐富，國(guó)家濕地公園建設(shè)還有較大發(fā)展空間。

(4)河南省海拔最低的國(guó)家濕地公園位于濮陽(yáng)和周口，最高的位于安陽(yáng)，與省內(nèi)地勢(shì)情況一致。國(guó)家濕地公園主要分布在海拔100 m以下區(qū)域，數(shù)量為24個(gè)，占全省總數(shù)的91.89%。

(5)河南省國(guó)家濕地公園建設(shè)數(shù)量與常住人口相關(guān)性相對(duì)較高(r=0.63)，與GDP總值相關(guān)性不高(r=0.11)，說明人口越密集的區(qū)域，群眾對(duì)國(guó)家濕地公園的需求越大。